2017_2018学年高考物理专题10磁场备考强化训练27带电粒子在复合场中的运动二新人教版.docx

强化训练27 带电粒子在复合场中的运动（二）本套强化训练为带电粒子在复合场中的运动（二），搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于通过本套训练，理解和掌握重力、电场力、洛伦兹力大小和方向的确定方法，分析带电粒子在复合场中的受力、轨迹、运动情况，分析各种如力动关系、功能关系、冲动关系，弄清在题设物理过程中功、冲量的多少，能量、动量是否的变化或守恒等等，综合利用力学、电磁学等知识，解决有关带电粒子运动的比较复杂、难度又较大的物理问题。此类习题，为历年来高考的热点和重点，很值得我们特别关注和探究。全卷14题，总计120分。选做题10道备用。一、 破解依据重力场或等效力场常见的机械力、等。像等效重力场加速度可为或等。运动学公式、和牛顿定律、等等。功、功率、动能定理、势能关系、机械能守恒、及变化、动量定理和守恒等静电场库仑力或静电场力等场强、电势等电场力做功与电势能的关系等电势能、机械能、内能的守恒静磁场洛伦兹力、或等半径公式、周期公式、圆心确定（初、末速度反向延长线的交点）、飞行时间、旋转角、偏向角，速弦角等。粒子的匀速圆运动中，洛伦兹力虽是有心力，洛伦兹力不做功，可引起速度、动量的变化。故磁场没有相应的势能。此类问题，必须综合利用力学、电磁学甚至于热学、光学、近代物理等知识解决；其他不尽或生疏之处，读者自补。二、 精选习题选择题（每小题5分，共50分）（14漳州八校联考）如图-1一个质量为m、带电量为+q的圆环，可在水平放置的足够长的粗糙细杆上滑动，细杆处于磁感应强度为B的匀强磁场中。现给圆环一个水平向右的初速度v0，在以后的运动中下列说法正确的是（ ）A圆环可能做匀减速运动 B圆环不可能做匀速直线运动 C圆环克服摩擦力所做的功一定为 D圆环克服摩擦力所做的功可能为图-1（14江西重点中学联考）如图-2所示，光滑圆环可绕竖直轴O1O2旋转，在圆环上套一个小球，实验时发现，增大圆环转速，小球在圆环上的位置升高，但无论圆环转速多大，小球都不能上升到与圆心O等高的N点现让小球带上正电荷，下列措施可以让小球上升到N点的是（）A在空间加上水平向左的匀强磁场B在空间加上竖直向上的匀强电场C在空间加上方向由圆心O向外的磁场D在圆心O点放一个带负电的点电荷图-2(14河南十校联考)如图-3所示，在x轴的上方有沿y轴负方向的匀强电场，电场强度为E，在x轴下方的等腰直角三角形CDM区域内有垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B，其中C、D在x轴上，它们到原点O的距离均为a.现将质量为m、带电荷量为q的正粒子从y轴上的P点由静止释放，设P点到O点的距离为h，不计重力作用与空气阻力的影响下列说法正确的是()A若h，则粒子垂直于CM射出磁场B. 若h，则粒子平行于x轴射出磁场C. 若h，则粒子垂直于CM射出磁场D. 若h，则粒子平行于x轴射出磁场图-3（14海淀期末）在图-4的空间直角坐标系所在的区域内，同时存在匀强电场E和匀强磁场B.已知从坐标原点O沿x轴正方向射入的带正电的小球(小球所受的重力不可忽略)在穿过此区域时未发生偏转，则可以判断此区域中E和B的方向可能是()图-4AE和B都沿y轴的负方向BE和B都沿x轴的正方向CE沿z轴正方向，B沿y轴负方向DE沿z轴正方向，B沿x轴负方向.(14江西联考)如图-5所示，质量为m、带电荷量为q的带电圆环套在足够长的绝缘杆上，杆与环之间的动摩擦因数为，杆处于正交的匀强电场和匀强磁场中，杆与水平电场的夹角为，若环能从静止开始下滑，则以下说法正确的是()图-5A环在下滑过程中，加速度不断减小，最后为零B环在下滑过程中，加速度先增大后减小，最后为零C环在下滑过程中，速度不断增大，最后匀速D环在下滑过程中，速度先增大后减小，最后为零（15新课标II）有两个匀强磁场区域I和 II，I中的磁感应强度是II中的k倍，两个速率相同的电子分别在两磁场区域做圆周运动。与I中运动的电子相比，II中的电子A. 运动轨迹的半径是I中的k倍B. 加速度的大小是I中的k倍C. 做圆周运动的周期是I中的k倍D. 做圆周运动的角速度是I中的k倍（14襄阳四中）中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果如图-6所示， 厚度为，宽度为的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应下列说法正确的是（ ）上表面的电势高于下表面电势仅增大时，上下表面的电势差增大仅增大时，上下表面的电势差减小仅增大电流时，上下表面的电势差减小图-6(15新课标I)两相邻的匀强磁场区域的磁感应强度大小不同，方向平行。一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的（ ）A. 轨道半径减小，角速度增大 B. 轨道半径减小，角速度减小C. 轨道半径增大，角速度增大 D. 轨道半径增大，角速度减小9. （14临川二中一模）如图-7，一正方形盒子处于竖直向上匀强磁场中，盒子边长为L，前后面为金属板，其余四面均为绝缘材料，在盒左面正中间和底面上各有一小孔（孔大小相对底面大小可忽略），底面小孔位置可在底面中线MN间移动，现有一些带-Q电量的液滴从左侧小孔以某速度进入盒内，由于磁场力作用，这些液滴会偏向金属板，从而在前后两面间产生电压，（液滴落在底部绝缘面或右侧绝缘面时仍将向前后金属板运动，带电液滴达金属板后将电量传给金属板后被引流出盒子），当电压达稳定后，移动底部小孔位置，若液滴速度在某一范围内时，可使得液滴恰好能从底面小孔出去，现可根据底面小孔到M点的距离d计算出稳定电压的大小，若已知磁场磁感强度为B，则以下说法正确的是（ ） 图-7A稳定后前金属板电势较低 B稳定后液滴将做匀变速曲线运动C稳定电压为 D能计算出的最大稳定电压为（13黄山一模）回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两个D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图8所示，现用同一回旋加速器分别加速两种同位素，关于高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小，下列说法正确的是() 图-8A加速质量大的交流电源的周期较大，加速次数少B加速质量大的交流电源的周期较大，加速次数多C加速质量大的交流电源的周期较小，加速次数多D加速质量大的交流电源的周期较小，加速次数少计算题（共70分）（17江苏）（16分）一台质谱仪的工作原理如图-9所示大量的甲、乙两种离子飘入电压为U0的加速电场，其初速度几乎为0，经加速后，通过宽为L 的狭缝MN沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片上已知甲、乙两种离子的电荷量均为q，质量分别为2m和m，图中虚线为经过狭缝左、右边界M、N的甲种离子的运动轨迹不考虑离子间的相互作用 (1)求甲种离子打在底片上的位置到N点的最小距离x；(2)在图中用斜线标出磁场中甲种离子经过的区域，并求该区域最窄处的宽度d；(3)若考虑加速电压有波动，在(U0U)到(U0U)之间变化，要使甲、乙两种离子在底片上没有重叠，求狭缝宽度L满足的条件图-9（16四川）(19分)如图-10所示，图面内有竖直线DD，过DD且垂直于图面的平面将空间分成、两区域区域有方向竖直向上的匀强电场和方向垂直于图面的匀强磁场B(图中未画出)；区域有固定在水平面上高h2l、倾角的光滑绝缘斜面，斜面顶端与直线DD距离s4l，区域可加竖直方向的大小不同的匀强电场(图中未画出)；C点在DD上，距地面高H3l.零时刻，质量为m、带电荷量为q的小球P在K点具有大小v0、方向与水平面夹角的速度，在区域内做半径r的匀速圆周运动，经C点水平进入区域.某时刻，不带电的绝缘小球A由斜面顶端静止释放，在某处与刚运动到斜面的小球P相遇小球视为质点，不计空气阻力及小球P所带电荷量对空间电磁场的影响l已知，g为重力加速度(1)求匀强磁场的磁感应强度B的大小；(2)若小球A、P在斜面底端相遇，求释放小球A的时刻tA；(3)若小球A、P在时刻t(为常数)相遇于斜面某处，求此情况下区域的匀强电场的场强E，并讨论场强E的极大值和极小值及相应的方向图-10（14重庆） (18分) 如题图-11所示，在无限长的竖直边界NS和MT间充满匀强电场，同时该区域上、下部分分别充满方向垂直于NSTM平面向外和向内的匀强磁场，磁感应强度大小分别为B和2B，KL为上下磁场的水平分界线，在NS和MT边界上，距KL高h处分别有P、Q两点，NS和MT间距为1.8h，质量为m，带电荷量为q的粒子从P点垂直于NS边界射入该区域，在两边界之间做圆周运动，重力加速度为g.(1)求电场强度的大小和方向(2)要使粒子不从NS边界飞出，求粒子入射速度的最小值(3)若粒子能经过Q点从MT边界飞出，求粒子入射速度的所有可能值图-11(15德州二模)(17分)如图-12所示，在xOy直角坐标平面内的区域有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的区域有沿方向的匀强电场。在x轴上坐标为的S点有一粒子源，它一次能沿纸面同时向磁场内每个方向发射一个比荷，速率的带正电粒子。若粒子源只发射一次，其中只有一个粒子Z恰能到达电场的右边界，不计粒子的重力和粒子间的相互作用(结果可保留根号)。求：(1)粒子在磁场中运动的半径R；(2)粒子Z从S发射时的速度方向与磁场左边界的夹角；(3)第一次经过y轴的所有粒子中，位置最高的粒子P的坐标；(4)若粒子P到达y轴瞬间电场突然反向，求粒子P到达电场右边界时的速度。图-12选做题（16江苏）（16分）回旋加速器的工作原理如图-13甲所示，置于真空中的D形金属盒半径为R，两盒间狭缝的间距为d，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，被加速粒子的质量为m，电荷量为q，加在狭缝间的交变电压如图乙所示，电压值的大小为U0.周期T.一束该种粒子在t0时间内从A处均匀地飘入狭缝，其初速度视为零现考虑粒子在狭缝中的运动时间，假设能够出射的粒子每次经过狭缝均做加速运动，不考虑粒子间的相互作用求： (1)出射粒子的动能Em；(2)粒子从飘入狭缝至动能达到Em所需的总时间t0；(3)要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件图-13（13安徽）（16分）如图-14所示的平面直角坐标系xoy，在第象限内有平行于轴的匀强电场，方向沿正方向；在第象限的正三角形区域内有匀强电场，方向垂直于xoy平面向里，正三角形边长为L，且边与轴平行。一质量为、电荷量为的粒子，从轴上的点，以大小为的速度沿轴正方向射入电场，通过电场后从轴上的点进入第象限，又经过磁场从轴上的某点进入第象限，且速度与轴负方向成45角，不计粒子所受的重力。求：（1）电场强度E的大小；（2）粒子到达点时速度的大小和方向；（3）区域内磁场的磁感应强度的最小值。图-14（14江西师大附中）如图-15，竖直放置的两块很大的平行金属板a、b，相距为d，ab间的电场强度为E，今有一带正电的微粒从a板下边缘以初速度v0竖直向上射入电场，当它飞到b板时，速度大小不变，而方向变成水平方向，且刚好从高度也为d的狭缝穿过b板而进入bc区域，bc宽度也为d，所加电场大小为E，方向竖直向上;磁感应强度方向垂直于纸面向里，磁感应强度大小等于B，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（ ）A.粒子在ab区域中做匀变速运动，运动时间为 B.粒子在bc区域中做匀速圆周运动，圆周半径r=dC.粒子在bc区域中做匀速直线运动，运动时间为D.粒子在ab、bc区域中运动的总时间为图-1518.（15重庆）（18分）题9图为某种离子加速器的设计方案.两个半圆形金属盒内存在相同的垂直于纸面向外的匀强磁场.其中和是间距为的两平行极板，其上分别有正对的两个小孔和，P为靶点，（为大于1的整数）.极板间存在方向向上的匀强电场，两极板间电压为.质量为、带电量为的正离子从点由静止开始加速，经进入磁场区域.当离子打到极板上区域（含点）或外壳上时将会被吸收.两虚线之间的区域无电场和磁场存在，离子可匀速穿过.忽略相对论效应和离子所受的重力.求：（1）离子经过电场仅加速一次后能打到P点所需的磁感应强度大小；（2）能使离子打到P点的磁感应强度的所有可能值；（3）打到P点的能量最大的离子在磁场中运动的时间和在电场中运动的时间。19.（15天津）(20分)现代科学仪器常利用电场、磁场控制带电粒子的运动。真空中存在着如图-17所示的多层紧密相邻的匀强电场和匀强磁场，电场与磁场的宽度均为d。电场强度为E方向水平向右；磁感应强度为B方向垂直纸面向里。电场、磁场的边界互相平行且与电场方向垂直。一个质量为m、电荷量为q的带正电粒子在第1层电场左侧边界某处由静止释放粒子始终在电场、磁场中运动，不计粒子重力及运动时的电磁辐射。(1)求粒子在第2层磁场中运动时速度v2的大小与轨迹半径r2(2)粒子从第n层磁场右侧边界穿出时，速度的方向与水平方向的夹角为n 试求sin ；(3)若粒子恰好不能从第n层磁场右侧边界穿出试问在其他条件不变的情况下，也进入第n层磁场但比荷较该粒子大的粒子能否穿出该层磁场右侧边界，请简要推理说明之。图-1720.（14福建）如图-18所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长为L、宽为d、高为h，上下两面是绝缘板前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀强磁场中管道内始终充满电阻率为的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后，液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩擦阻力不变(1)求开关闭合前，M、N两板间的电势差大小U0；(2)求开关闭合前后，管道两端压强差的变化p；(3)调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积Sdh不变，求电阻R可获得的最大功率Pm及相应的宽高比的值图-1821. (14全国大纲版)如图-19,在第一象限存在匀强磁场,磁感应强度方向垂直于纸面(xy平面)向外;在第四象限存在匀强电场,方向沿x轴负向。在y轴正半轴上某点以与x轴正向平行、大小为v0的速度发射出一带正电荷的粒子,该粒子在(d,0)点沿垂直于x轴的方向进入电场。不计重力。若该粒子离开电场时速度方向与y轴负方向的夹角为,求:(1)电场强度大小与磁感应强度大小的比值;(2)该粒子在电场中运动的时间。图-1922.（15西安交大附中）（20分）在xoy平面内，直线OM与x轴负方向成45角，以OM为边界的匀强电场和匀强磁场如图-20所示在坐标原点O有一不计重力的粒子，其质量和电荷量分别为m和q，以v0沿x轴正方向运动，粒子每次到x轴将反弹，第一次无能量损失，以后每次反弹水平分速度不变，竖直分速度大小减半、方向相反磁感应强度B和电场强E关系为、求带电粒子：第一次经过OM时的坐标；第二次到达x轴的动能；在电场中运动时竖直方向上的总路程图-2023（14广东） (18分)如图-21所示，足够大的平行挡板A1、A2竖直放置，间距6L.两板间存在两个方向相反的匀强磁场区域和，以水平面MN为理想分界面，区的磁感应强度为B0，方向垂直纸面向外. A1、A2上各有位置正对的小孔S1、S2，两孔与分界面MN的距离均为L.质量为m、电荷量为q的粒子经宽度为d的匀强电场由静止加速后，沿水平方向从S1进入区，并直接偏转到MN上的P点，再进入区，P点与A1板的距离是L的k倍，不计重力，碰到挡板的粒子不予考虑 图-21(1)若k1，求匀强电场的电场强度E；(2)若2k3，且粒子沿水平方向从S2射出，求出粒子在磁场中的速度大小v与k的关系式和区的磁感应强度B与k的关系式24.（14湖南十三校联考）如图-22所示，在平面直角坐标系xOy中的第一象限内存在磁感应强度大小为B、方向垂直于坐标平面向内的有界圆形匀强磁场区域（图中未画出）；在第二象限内存在沿x轴负方向的匀强电场。一粒子源固定在x轴上的A点，A点横坐标为-L。粒子源沿y轴正方向释放出速度大小为口的电子，电子恰好能通过y轴上的C点，C点纵坐标为2L，电子经过磁场后恰好垂直通过第一象限内与x轴正方向成15角的射线ON（已知电子的质量为m，电荷量为P，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作用）。求：（1）第二象限内电场强度的大小；（2）圆形磁场的最小半径。图-2225.（14长沙模拟）如图-23所示，在坐标系右侧存在一宽度为、垂直纸面向外的有界匀强磁场，磁感应强度的大小为B；在左侧存在与y轴正方向成角的匀强电场。一个粒子源能释放质量为m、电荷量为+q的粒子，粒子的初速度可以忽略。粒子源在点P（，）时发出的粒子恰好垂直磁场边界EF射出；将粒子源沿直线PO移动到Q点时，所发出的粒子恰好不能从EF射出。不计粒子的重力及粒子间相互作用力。求：（1）匀强电场的电场强度；（2）粒子源在Q点时，粒子从发射到第二次进入磁场的时间。图-23三、参考答案选择题【答案】D 【解析】A、当qv0Bmg时，圆环做减速运动到静止，速度在减小，洛伦兹力减小，杆的支持力和摩擦力都发生变化，所以不可能做匀减速运动，故A错误。B、当qv0B=mg时，圆环不受支持力和摩擦力，做匀速直线运动，故B错误。C、当qv0Bmg时，圆环做减速运动到静止，只有摩擦力做功根据动能定理得-W=0-mv2得W=，当qv0Bmg时，圆环先做减速运动，当qvB=mg时，不受摩擦力，做匀速直线运动 当qvB=mg时得v= 根据动能定理得-W=mv2-代入解得 W=-，故C错误，D正确故选D【答案】B【解析】A、在空间加上水平向左的匀强磁场，根据左手定则，可知，洛伦兹力与重力同向，因此不可能到达N点，故A错误；B、当在空间加上竖直向上的匀强电场，则受到的电场力竖直向上，与重力平衡时，球可能达到N点，故B正确；C、当在空间加上方向由圆心O向外的磁场，由左手定则可知，洛伦兹力向下，因此不可能到达N点，故C错误；D、当在圆心O点放一个带负电的点电荷，相互间的库仑引力，使球受到重力与库仑力的合力不可能指向圆心，故D错误；故选：B【答案】. AD【解析】粒子在电场中加速，有qEhmv，在磁场中做圆周运动若粒子垂直于CM射出磁场，则轨迹所对的圆心角45，半径Ra，而R，联立以上各式得h，选项A正确；若粒子平行于x轴射出磁场，则轨迹所对的圆心角90，半径R，由以上各式解得h，选项D正确【答案】CD【解析】小球穿过电场、磁场、重力场三场并存的区域时未发生偏转，做匀速直线运动，受力满足平衡条件当E沿z轴正方向，B沿y轴负方向，且满足mgEqqvB时小球做匀速直线运动；当E沿z轴正方向，B沿x轴负方向，洛伦兹力为0，且满足mgqE时小球做匀速直线运动，选项C、D正确【答案】BC【解析】环受重力、电场力、洛伦兹力和杆的弹力、摩擦力作用，由牛顿第二定律可知，加速度a1，当速度v增大时，加速度也增大，当速度v增大到弹力反向时，加速度a2随速度v的增大而减小，当加速度减为0时，做匀速运动，选项B、C正确【答案】AC。【答案】【答案解析】C解析：由霍尔效应模型可知：金属导体中的自由电子是向左运动，根据左手定则判定上表面带负电，A选项错误；当电子达到平衡时，电场力等于洛伦兹力，由此可列式推出：或有：由此可分析只有C答案正确。【答案】D【解析】由于磁场方向与速度方向垂直，粒子只受洛伦兹力作用，带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力提供所需的向心力： ,得到轨道半径 ，由于洛伦兹力不做功，故带电粒子的线速度v不变，当粒子从较强到较弱磁场区域后，B减少时，r增大；由角速度 可判断角速度减小，故选项D正确。【答案】BD 【解析】A、由左手定则，带-Q电量的液滴所受洛伦兹力方向指向后金属板，带-Q电量的液滴向后金属板偏转，后金属板带负电，稳定后前金属板电势较高，故A错误B、稳定后液滴所受电场力和洛伦兹力大小相等，方向相反，液滴在重力作用下运动，故将做匀变速曲线运动，故B正确C、D、稳定后洛伦兹力等于电场力qvB=q，所以U=BLv又因为在重力作用下v22g，所以U=BL，故C错误，D正确故选：BD【答案】A【解析】对于粒子在匀强磁场中的运动，由R可知，随着粒子速度的增大，粒子的运动半径也逐渐增大，设粒子的质量为m，电荷量为q，在窄缝间被加速的次数为n，则由mv2nqU和R(其中R为D形盒中运动的最大圆周半径)可得，n，显然，质量大的加速次数少，获得的动能较小；由T可知，T与成正比，故加速质量大的交流电源的周期较大，选项A正确计算题【答案】(1)L；(2)；(3)LL，即L解得L2【答案】 (1)(2)(32)(3)极大值为，方向竖直向上；极小值为0【解析】(1)由题知，小球P在区域内做匀速圆周运动，有mqv0B代入数据解得B.(2)小球P在区域做匀速圆周运动转过的圆心角为，运动到C点的时刻为tC，到达斜面底端时刻为t1，有tCshcot v0(t1tC)小球A释放后沿斜面运动加速度为aA，与小球P在时刻t1相遇于斜面底端，有mgsin maAaA(t1tA)2联立以上方程解得tA(32).(3)设所求电场方向向下，在tA时刻释放小球A，小球P在区域运动加速度为aP，有sv0(ttC)aA(ttA)cos mgqEmaPHhaA(ttA)2sin aP(ttC)2联立相关方程解得E对小球P的所有运动情形讨论可得35由此可得场强极小值为Emin0；场强极大值为Emax，方向竖直向上【答案】 (1)E，方向竖直向上(2) (96)(3)可能的速度有三个：，【解析】(1)设电场强度大小为E.由题意有mgqE得E，方向竖直向上(2)如答题9图1所示，设粒子不从NS边飞出的入射速度最小值为vmin，对应的粒子在上、下区域的运动半径分别为r1和r2，圆心的连线与NS的夹角为. 由r有r1，r2r1由(r1r2)sin r2r1r1cos hvmin(96)(3)如答题9图2所示，设粒子入射速度为v，粒子在上、下方区域的运动半径分别为r1和r2，粒子第一次通过KL时距离K点为x.由题意有3nx1.8h(n1，2，3)x x得r1，n3.5即n1时，v；n2时，v；n3时，v【答案】(1) R=0.1m；（2）；（3） P点坐标（0 ；（4）v=方向与边界成45度角。【解析】 (1)粒子做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即可求出轨道半径（2）粒子垂直进入电场，即垂直边界离开磁场，根据入射点、出射点画出轨迹即可求得（3）在y轴上运动到最高点的粒子运动轨迹与y轴相切，据数学几何知识可求；（4）Z粒子进入电场后，电场力对其做功，依据动能定理即可获求。依据类平抛的运动规律来求。（1）粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 解得：R=0.1m(2)由题意可知Z粒子是垂直电场左边界进入电场的，作出Z粒子在磁场中的运动轨迹如图（a）所示，O1为轨迹圆圆心用dB磁场区域的宽度由几何知识可知：，在中满足：代入数据可得：即粒子Z从S发射时的速度与磁场左边界夹角为60（或120）（3）在y轴上位置最高的粒子P的运动轨迹恰与y轴相切与N点，如图所示，N点到x轴的数值距离L满足解得：L=即粒子P点的位置坐标为（0 （4）用表示电场的宽度，随粒子Z在电场中的运动，由动能定理qEdE=mv2代入数据解得：设沿电场方向的速度为解得：所以粒子P到达电场右边界时的速度方向与电场右边界成（或选做题【答案】答案 (1)(2)(3)d99%，解得d 则导致说明不存在，即原假设不成立。所以比荷较该粒子大的粒子不能穿出该层磁场右侧边界。【答案】22(1)Bdv0(2)(3)【解析】(1)设带电离子所带的电荷量为q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，U0保持恒定，有qv0Bq得U0Bdv0(2)设开关闭合前后，管道两端压强差分别为p1、p2，液体所受的摩擦阻力均为f，开关闭合后管道内液体受到的安培力为F安，有p1hdfp2hdfF安F安BId根据欧姆定律，有I两导体板间液体的电阻r由式得p(3)电阻R获得的功率为PI2RPR当 时，电阻R获得的最大功率Pm.21.【答案】 (1) ；(2) 。【解析】(1)如图,粒子进入磁场后做匀速